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7月2-4日,由上海逍天电子科技有限公司和华东储能领跑者联盟(EESA)联合主办的“2018中国国际光储充大会”于上海佘山召开。大会期间,共有百位演讲嘉宾分享了他们的专题报告。
01大规模新能源基地
在新能源快速发展过程中,尤其对大规模的新能源基地而言,在发电和用电负荷之间的时间匹配性问题上,迫切需要储能技术来缓解电力生产和电力消费时间不匹配的矛盾。
▲ 资源禀赋特征和用电负荷逆向分布决定了可再生能源发电规模化利用是我国风能、太阳能开发的主流模式
大规模新能源基地的主要特点是风光资源和用电市场的逆向分布,除了本身北部和西部地区的风光资源比较好以外,还有一个重要的原因是土地资源。但是从长远来看,土地资源不足,将是制约风光电,尤其是制约光伏发展最主要的原因。
每一万千瓦的光伏需要占用500亩左右的土地,由于现在效率的提升和设计的优化,土地占用面积可降到350亩左右。尽管能够降到350亩,但对人口稠密的东南部地区来说,有限的土地资源仍是发展风光电最大的制约,所以未来还是要向人口密度较小、资源较好的北部和西部地区发展。其中,拥有平坦、开阔且地质结构较好的土地资源的甘肃正好处在几个大的基地的中心地带,同时也是能源的输送走廊和枢纽,具有发展大规模可再生能源基地的独特优势。
甘肃可再生能源基地的独特优势
地缘优势:
◆ 新丝绸之路经济带咽喉
◇ 国家能源输送走廊
◆ 可再生能源基地群枢纽
规模优势:
◆ 风电国内第三、世界第七
◇ 光伏国内第五、世界第九
◆ 国内外规模化利用典型代表
酒泉风电基地的优势
建设条件好:
◆ 地质构造稳定,满足风机建设要求;交通
发达,拥有兰新铁路、兰新客运专线、国
道及高速公路,大型设备可直接通过戈壁
滩运到机位;
◇ 甘肃与新疆联网750kV线路从风电基地
穿过,750kV酒泉变、敦煌变位于风光
电基地附近,有利于风电场的接入及送
出。
气候条件好:
◆ 主导风向稳定,风能资源年际变化较小;无破坏性风速,超过风机最大运行风速情况非常少;相对湿度低,不含盐雾,基本不存在腐蚀性威胁。
风电场厂址面积大:
◆ 未利用土地10万平方公里以上;风电、光电规划区域地势平坦开阔的,土地成本低,无移民等问题。
甘肃风光电超常规发展的并网、消纳难题
◆ 近10年甘肃省风电增长了239倍,近6年光伏增长334倍,电网建设难以适应这种超常规发展速度,风光电并网成为巨大的技术难题;
◇ 甘肃省风光电总装机容量2067.8万千瓦,甘肃风光电装机容量远远超过了全省最大用电负荷(1468万千瓦)(141%),市场消纳能力不足的矛盾突出。
▲ 甘肃省风电装机容量容量统计(MW)
▲ 甘肃省光电装机容量(MW)
甘肃省装机容量中国第一、世界第六
◆ 甘肃省风光电总装机容量中国省级电网第三、世界第九;风光电占全省总装机容量的41.4%,装机比例比例中国第一、世界前三。
集中并网规模最大、送出距离最远
◇ 甘肃省风光电90%以上在河西走廊,其中大部分集中在酒泉地区,需要通过750 千伏电网
输送到1000公里以外的兰州,是全世界集中并网规模最大、送出距离最远的风光电基地。
风光电基地存在的问题
◆ 风光电随机性、波动性和不确定性导致我国弃风、弃光问题突出,2016年我国可再生能源弃风达到了497亿千瓦时,相当于刘家峡水电站10年的发电量;
◇ 仅2011年酒泉风电基地发生脱网事故100多次、累计脱网风电机组超过4000台,高比例新能源综合示范区建设的机遇与挑战抗干扰和可控性不足导致了脱网事故频发。
02关键技术研究(部分)
▲ 储能系统工作策略
03示范工程建设
▲ 开展了超级电容储能提高风电机组低电压耐受能力测试,分别在示范风电场28号机组出力2MW、2.2MW和2.7MW开展了72%左右低电压超过5秒钟的低电压耐受测试,加装超级电容的发电机组电压跌落到72%左右仍然能够正常发有功,具备较好的低电压耐受和暂态支撑能力。
▲ 正常运行时线电压38kV,跌落发生时电压27.45kV,跌落幅度为72.23%,持续时间为5.1秒。跌落前有功功率为2.68MW,跌落过程中最低降至1.45MW,之后缓慢抬升达到2.44MW左右。跌落结束后瞬间功率为3.84MW,跌落结束后功率稳定值2.7MW。超级电容在电压跌落过程中吸收了多余的有功功率,提高发电机组的低电压耐受能力和暂态支撑能力。
▲ 电压跌落28.9%、跌落时间5.11s;初始功率2658KW,跌落期间功率最小1795KW、最高3299KW。超级电容在电压跌落过程中从二条直流母线抽取电流均为95.8A,吸收了237.2kW有功功率,降低了直流母线电压升高的幅度,提高发电机组的低电压耐受能力和暂态支撑能力。
▲ 通过风电场分钟级的最大有功功率变化量曲线,可以看出,加入电池储能系统后风电并网功率的分钟级最大有功功率变化量减小,电池储能系统用于平滑风电功率波动具有较好的控制效果。
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